Спосіб акустичного каротажу

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, в частности к способам акустического каротажа. Наиболее близким по технической сущности является способ акустического каротажа, который состоит в том, что модуляцию зондирующи х сигналов осуществляют в пределах не менее трех периодов модулирующей М-последовательности с последующим дополнительным возбуждением в исследуемой среде последовательности акустических импульсов с нулевой начальной фазой через временной интервал, не меньший периода М-последовательности, при этом длительность возбуждаемой последовательности равна не менее, чем двум периодам модулирующей последовательности, амплитуда акустических импульсов равна амплитуде зондирующи х сигналов и частота следования акустических импульсов равна частоте следования импульсов в М-последовательности, а принятые дополнительно возбужденные сигналы преобразовывают в цифровой код и суммируют с результатом корреляционной обработки сигналов предшествующи х посылок [2]. Недостатком известного способа акустического каротажа является низкая скорость проведения каротажных работ и неполное использование энергии излученных сигналов при их выделении, что приводит к понижению отношения сигнал/случайный шум. В основу изобретения поставлена задача повышения отношения сигнал/шум, что позволит обеспечить повышение качества и производительности каротажных работ. Поставленная задача решается тем, что в способе акустического каротажа, основанном на непрерывном перемещении скважинного прибора, периодической посылке в исследуемую среду зондирующи х сигналов в виде акустических импульсов, с начальными фазами 0 и p, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью, и корреляционной обработке принятых сигналов, согласно изобретению, излучают в исследуемую среду псевдослучайную последовательность единичных акустических импульсов, в которую дополнительно введены пропуски излучения, в ее периоде устанавливают количество единичных акустических импульсов и пропусков излучения равным (q2 - 1)/(q-1), а количество единичных акустических импульсов с начальной фазой 0 и ж соответственно равными (92n + qn)/2 и (q2n - qn)/2, где q = рm, p - простое число, тип- натуральные числа, при этом генерируют рекуррентную псевдослучайную последовательность чисел, преобразовывают числа, соответствующие квадратичным вычетам в единичные акустические импульсы с начальной фазой 0, числа, соответствующие квадратичным невычетам, в единичные акустические импульсы с начальной фазой p, а числа н уль в пропуски излучения, причем длительность пропуска излучения задают равной временному интервалу, на котором излучают единичный акустический импульс, зарегистрированные приемником сигналы коррелируют с одним периодом модулирующей последовательности, при этом выделенные при корреляции сигналы на (М+2) временных интервалах, каждый из которых равен длине периода последовательности, где М-число периодов в излучаемой последовательности, синхронно суммируют. Кроме того, в способе акустического каротажа осуществляют посылку в среду зондирующи х сигналов в виде акустических импульсов, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью, содержащей два периода. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие способ. Устройство (фиг. 1) содержит тактовый генератор 1, генератор 2 псевдослучайной периодической последовательности, формирователь 3 импульсов возбуждения излучателя, излучатель 4, приемник 5, аналого-цифровой преобразователь 6, умножитель 7, сумматор 8 и оперативное запоминающее устройство 9. На фиг.2 изображены сигналы 10 на выходе тактового генератора, сигналы 11 выхода генератора псевдослучайной периодической последовательности; сигналы 12 на выходе излучателя; пропуски 13 излучения; единичный дельтаобразный импульс 14, соответствующий символу +1; единичный дельтаобразный импульс 15, соответствующий символу -1; единичный акустический импульс 16 с начальной фазой 0 и единичный акустический импульс 17 с начальной фазой p. Способ реализуется в следующей последовательности операций. Скважинный прибор с излучателем и приемником непрерывно перемещают и периодически осуществляют посылку в исследуемую среду зондирующих сигналов в виде акустических импульсов, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью. В исследуемую среду излучают псевдослучайную периодическую последовательность , состоящую из единичных акустических импульсов с начальными фазами 0 и p и пропусков излучения. Для обеспечения идеальности периодической автокорреляционной функции излучаемой последовательности в ее периоде устанавливают количество единичных акустических импульсов и пропусков излучения равным (q 1-1)/(q-1), а количество единичных акустических импульсов с начальной фазой 0 и p соответственно равным (q2n+qn)/2 и (q -qn)/2, где Ρ - простое число; m, n - натуральные числа. Закон следования единичных акустических импульсов и пропусков излучения в периоде последовательности формируют на основе генерирования рекуррентной псевдослучайной последовательности чисел и преобразования чисел, которые являются квадратичными вычетами, в единичные акустические импульсы с начальной фазой 0, чисел, которые являются квадратичными невычетами, в единичные акустические импульсы с начальной фазой p и чисел нуль в пропуски излучения, при этом длительность пропуска излучения задают равной временному интервалу, на котором излучают единичный акустический импульс. Для генерирования рекуррентной псевдослучайной последовательности чисел на основании выбранного параметра q в конечном поле Галуа GF(q) находят неприводимый полином вида х3-ах2-b х-с = 0, на основании которого строят соответствующее ему рекуррентное уравнение Sj = aSj-1+ +bSj-2+cSj-3, где Sj, Sj. k вычисляемый и предшествующие ему элементы. Для получения, последовательности задают значения ее начальных условий, например, S-3 -=S-2 = S-1 = 1. Используя указанное рекуррентное уравнение формируют псевдослучайную последовательность чисел. Акустически сигналы, прошедшие через горные породы, поступают на приемник, где преобразовываются в электрические сигналы. Зарегистрированные приемником сигналы коррелируют с одним периодом модулирующей последовательности, при этом выделенные при корреляции сигналы на (М-2) временных интервалах, каждый из которых равен длине периода последовательности, где Μ - число периодов в излучаемой последовательности, синхронно суммируют. Полученные таким образом сигналы не будут осложнены корреляционными шумами. В способе акустического каротажа также осуществляют посылку в исследуемую среду зондирующих сигналов в виде акустических импульсов, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью, содержащей два периода. Пример осуществления способа акустического каротажа. В рассматриваемом примере в качестве зондирующей последовательности используют последовательность, состоящую из одного периода. Тактовый генератор 1 формирует непрерывную последовательность 10 импульсов, частота следования которых определяет частоту посылок зондирующи х акустических импульсов, и пропусков излучения. Предельная частота следования зондирующих акустических импульсов, с одной стороны, ограничивается скоростью заряда накопителя энергии формирователя 3 импульсоб возбуждения излучателя. С другой стороны, длительность периода псевдослучайной последовательности должна быть не менее максимального исследуемого времени пробега волн в среде, что при установленном числе элементов в периоде последовательности определяет максимальную предельную частоту следования зондирующи х акустических импульсов. Как правило, интервал следования зондирующи х акустических импульсов находится в пределах от 0,5 до 10 мс, за это время накопленная энергия в формирователе 3 полностью преобразуется излучателем 4 в упругие колебания и накопитель энергии формирователя 3 успевает повторно зарядиться. Тактовые импульсы 10 поступают на вход генератора 2 псевдослучайной периодической последовательности, который генерирует период последовательности 11, состоящий из 13 дельтаобразных импульсов с начальными фазами 0 и p пропусков. Для генерирования такого периода псевдослучайной последовательности при q=3 набирают в поле Галуа GF(3) непрерывный полином х3+2х+2 = 0. На его основании получают рекуррентное уравнение Sj=Sj-2+Sj-3. Тогда при начальных условиях S-3=S-1=1, S-2 = 2 будет сформирован период псевдослучайной последовательности чисел 0 0 10 1 112 2 0 12 1. Поскольку при q=3 число 1 является квадратичным вычетом, а число 2 квадратичным невычетом, то указанную числовую последовательность можно преобразовать в следующую последовательность символов 0 0 10 111-1-10 1 -1 1. Полученные значения символов кодируются и заносятся в память генератора 2, который формирует один период последовательности 1 1, состоящей из шести дельтаобразных единичных положительных импульсов 14, трех дельтаобразных единичных отрицательных импульсов 15 и четырех Пропусков излучения 13. Периодическая автокорреляционная функция такой последовательности идеальна и равна...90000000000 0 0 9..., что позволяет подавить корреляционные шумы, осложняющие выделяемые акустические сигналы. Импульсная последовательность 11 с генератора 2 подается на формирователь 3 импульсов возбуждения излучателя, где происходит формирование мощных импульсов тока соответствующей полярности, подаваемых на излучатель 4, который генерирует в исследуемой среде последовательность 12 акустических импульсов, промодулированных по фазе последовательностью 11. В результате в генерируемой последовательности 12 излучателем 4 будет содержаться четыре пропуска 13 излучения шесть единичных акустических импульсов 16 с начальной фазой 0, соответствующи х единичным положительным дельтаобразным импульсам 14, три единичных акустических импульса 17 с начальной фазой л соответствующи х единичным отрицательным дельтаобразным импульсам 15. Устанавливают длительность каждого пропуска 13 излучения равной длительности временного интервала, на котором возбуждают акустический импульс с начальной фазой 0 или p. Скважинный прибор с излучателем и приемником непрерывно перемещают и периодически осуществляют посылку в исследуемую среду зондирующих сигналов в виде акустических импульсов, модулированных псевдослучайной периодической последовательностью 11. Акустические сигналы, прошедшие через горные породы, воспринимаются приемником 5 и преобразовываются в электрические, последние поступают на аналого-цифровой преобразователь 6, выдающий цифровой код сигналов. Полученные цифровые сигналы коррелируют с одним периодом псевдослучайной периодической последовательности 11 при помощи умножителя 7, сумматора 8 и оперативного запоминающего устройства 9. В результате выполнения корреляции в оперативном запоминающем устройстве 9 будут записаны цифровые отсчеты сигнала на временном интервале, равном трем периодам излучаемой последовательности. При этом сигналы на каждом из трех временных интервалов, каждый из которых равен периоду излучаемой последовательности, синхронно суммируют. В результате такого преобразования сигналов, будут выделены акустические сигналы, неосложненные корреляционными шумами.